Dario
a) zgrada mora imati minimalne energetske potrebe
b) primjena obnovljivih izvora energije za pokrivanje energetskih potreba
c) postizanje traženih mikroklimatskih uvjeta i traženih modela korištenja prostora
Nova zgrada Europskog udruženja nogometnih saveza (UEFA) u Nyonu na Ženevskom jezeru u svakom će slučaju postaviti nova mjerila u zgradarstvu. Projektirana je i izgrađena u skladu s načelom: 'Najprije održivo i energetski učinkovito graditi, a onda potrebe za energijom pokriti iz obnovljivih izvora.'
Pasivna-energetska kuća koja je izgrađena ispred vladine zgrade u blizini željezničke postaje u Berlinu, godišnje će proizvoditi više od 16.000 kWh električne energije zahvaljujući fotonaponskim panelima koji se nalaze na krovu i južnom zidu. Višak električne energije koristiti će se za napajanje električnih automobila.
Srednja škola u Irvingu (Teksas) prostire se na 14.500 četvornih metara i proizvodi velike količine električne energije zahvaljujući postavljenim vjetroturbinama i solarnim panelima, a dodatna ušteda energije osigurana je korištenjem "zelenih" tehnologija i tehnike općenito. Nul energetska škola Lady Bird Johnson.
Osnova projektiranja fizike su zgrade koje imaju niske energetske zahtjeve, visoku razinu izolacije na cijeloj ovojnici te troslojna stakla koja imaju visoka izolacijska svojstva. Prvi korak je ukupna redukcija toplinskih potreba zgrade i svođenje energije grijanja i hlađenja na minimum. Biti će primjenjene trenutačno dostupne izolacijske tehnologije te će zidovi biti obloženi izolacijom debljine oko 25 cm, a prozori će biti izgrađeni od troslojnih stakala. Redukcija toplinskih potreba djelovati će na smanjivanje potrebnog broja geotermalnih sondi odnosno površine zemnog kolektora koje se koriste za grijanje i hlađenje.
Predviđa se A+ energetska klasa zgrade jer je potrebno što učinkovitije koristiti električnu energiju koju stvara fotonaponsko polje te štedjeti energiju da se mogu premostiti dani kada nema dovoljno Sunčevog zračenja. Što se manje energije potroši tijekom jednog dana duže će baterijski sklop moći dana zadovoljiti sve energetske potrebe zgrade. Akumulirana energija u baterijama se koristi za pokretanje dizalice topline odnosno grijanje i hlađenje te se dodatno koristi za interne električne uređaje.
Osnovni energent zgrade je Sunčeva energija koja se primjenom transformacijskih tehnologija pretvara u traženi energetski oblik. Direktno dozračena energija se primjenom fotonaponskih pretvornika pretvara u električnu energiju koja se pohranjuje u baterijskom sklopu. Sakupljenja električna energija u baterijama se potom koristi za pokretanje dizalice topline koja istovremeno crpi Sunčevu energiju koja se akumulirala u tlu. Dizalica topline potom pretvara dva ulazna oblika energija u korisni oblik toplinske energije koja se akumulira u centralnom spremniku. Akumulirana toplinska energija se koristi za grijanje sanitarne vode te za grijanje same zgrade.
TOPLINSKI IZVORI
Geotermalna sonda se buši vertikalno do dubine od oko 100 m i sastoji se od 4 plastične cijevi PE-Xa, cijevi se zalijevaju bentonitnom smjesom da se povežu cijevi s okolnim tlom. Velika prednost sondi je jednostavnost ugradnje u vertikalnoj bušotini te nije potrebno previše površine za sonde koje se međusobno moraju odmaknuti na razmaku 5-10 m da se smanji njihovo međudjelovanje. Moguće je postići SPF 4,5 primjenom sondi i nije potrebna dozvola za izgradnju.
Geotermalno kolektorsko polje se sastoji od plastičnih cijevi PE-Xa koje se postavljaju na dubinu 1,8-2,0 m cijevi se štite pijeskom te potom zatrpavaju ponovno zemljom. Rov je širine 30-35 cm i međusobno su rovovi razmaknuti 40-50 cm. U jednom rovu dolazi polaz i povrat cijevi te postoje razne izvedbe postavljanja cijevi i kombinacije raznih dimenzija plastičnih cijevi. Moguće je postići SPF 4,5 primjenom kolektora i nije potrebna dozvola za izgradnju.
Bunarska voda se može koristiti kao izvor topline, ali primjena bunara sa sobom donosi i niz nedostataka od potrebe za čišćenjem filtera, zaprljanje izmjenjivača pijeskom, glinom i sitnim česticama minerala. Usisni i upojni bunar na razmaku cca 15m. Dodatno bi trebalo plaćati i koncesiju Hrvatskim vodama za korištenje vode koja je oko 10 lipa/m3 godišnje. Potrebno je ispitivanje vodenog potencijala i izrada testnog bunara. Također ako se izgradi bunar isti se može koristiti i za potrebe sanitarija i smanjenje računa vodovoda. Moguće je postići SPF 5,0 primjenom bunara i nije potrebna dozvola za izgradnju. Bunarska voda u sebi može imati različite minerale koji djeluju na izmjenjivače i prljaju cijelu instalaciju. Biti će potrebno jednom godišnje napraviti remont i čišćenje dovodnih cjevovoda i izmjenjivača. Nasuprot svim navedenim negativnostima primjenom bunarske vode smanjiti će se početna investicija u sustav te će se istovremeno bunarska voda koristiti i za potrebe sanitarija kroz redukciju potrebne pitke vode iz javnog vodovoda.
Zračna dizalica zrak/voda se može koristiti kao izvor topline, osnovni nedostatak je zaleđivanje vanjske jedinice i gubitak na učinkovitosti kod niskih temperatura te je potrebno tijekom hladnijih dana koristiti dogrijavanje preko plinskog bojlera, kotla na biomasu pelete ili pirolitičkog kotla. Po početnoj investiciji zračne dizalice su najpovoljnije, ali imaju i najmanju učinkovitost i najviše energije će trošiti za grijanja i hlađenje zgrade. Moguće je postići SPF 2,5 primjenom zračnih dizalica.
Kod zračnih dizalica topline dolazi do velikog pada instalirane snage kod niskih temperatura te kod temperatura od -15°C zračna dizalica izgubi preko 50% nominalne snage koja se daje za +5°C. Te bi za snagu grijanja od 25 kW kod -15°C i kontinentalnu klimu bilo potrebno instalirati duplo veću zračnu dizalicu od nominalno potrebne odnosno oko 40-50kW nominalne snage koju ona može dati pri temperaturi zraka od +5°C. Zračne dizalice dio snage dodatno gube na odleđivanje same jedinice te je za tu razliku gubitka vremena grijanja također potrebno instalirati dodatno oko 20% nominalne snage. Inicijalno bi se nominalna snaga mogla povećati i do 50 kW.
Primjenom zračne dizalice koristi se aktivno hlađenje 1 kW električne daje 3-4 kW rashladne energije. Aktivnim hlađenjem se hladi voda u hladnjaku klima komore, a posredno i zrak u klima komori. Ohlađeni zrak se potom dovodi do prostorija i hladi ih.
Primjenom sondi ili bunara koristi se pasivno hlađenje ili freecooling u kojem se direktno pomoću glikola hladi zrak u klima komori i samo se troši električna energija za pogon crpke glikola, bunara do razine EER 15-25 odnosno pokretanjem dvije crpke sa 1 kW električne energije moguće je dobiti i do 25 kW rashladne pasivne energije. Ova mogućnost hlađenja se veže samo uz geotermalne izvore topline jer samo oni imaju ovu mogućnost hlađenja zbog relativno stabilne temperature tla. Također postoji opcija visokotemperaturnog hlađenja kojim se u plošnu mrežu dovodi voda temperature 18°C koja na sebe preuzima toplinu prostora te istovremeno hladi prostorije.
USPOREDBA TOPLINSKIH UREĐAJA
U režimu grijanja poredak je prema učinkovitosti
U režimu hlađenja poredak je prema učinkovitosti
Po cijeni investicije najpovoljnije je
Prema jednostavnosti, održavanju instalacije te ukupnoj funkcionalnosti
Kada se usporede početna investicija, jednostavnost održavanja instalacije, ukupna učinkovitost prednost se može dati geotermalnoj dizalici sa zemnim kolektorom ili vodenoj dizalici sa bunarom s napomenom da kod sonde / kolektora jednom kada se pokrene sustav neće biti nikakvih negativnosti u radu dok upotrebom bunarske vode nastaje niz problema sa stalnom potrebom za čišćenjem filtera od čestica pijeska, gline i sl. Također sonde traže vrijeme regeneracije zemlje i one se u principu ne bi smjere koristiti 24h svaki dan već 4-8 sati tijekom noći bi se tijekom radnog tjedna trebala zemlja regenerirati.
TOPLINSKA MREŽA
a) Niskotemperaturno podno grijanje ima režim tople vode 35/30 °C i koristi se kod građevina kod kojih postoji ograničenje u temperaturi poda. Za usporedbu klasična mreža podnog grijanja radi u režimu i do 55/45 °C te se tim režimom postižu visoke temperature poda. Podna mreža se ne može koristiti za hlađenje pa je potrebno građevinu tijekom toplijih dana hladiti preko zračnog sustava i klima komore. Ako se uzme u obzir inertnost podnog grijanja biti će potrebno par sati prije korištenja postora početi zagrijavati prostorije da se ostvari tražena radna temperatura.
Bojazan da podno grijanje štetno utječe na zdravlje, vene u nogama, otklonjena je reguliranjem temperature poda po DIN propisima, koji ne dozvoljavaju temperaturu poda veću od 27-29°C. Ovim se niskotemperaturnim grijanjem također otklanja problem intenzivnog uzdizanja prašine s poda, zrak je vlažniji, a pogotovo nema neugodnog i za disanje štetnog izgaranja prašine, kao što je slučaj kod klasičnog podnog i radijatorskog grijanja. Postavljanjem graničnika temperature u pod osigrava se uvijek niska temperatura poda te siguran boravak djece na podu.
b) Podni ventilokonvektori grijanja postavljeni lokalno duž staklenih stijena osigurati će dovoljno topline u najhladnijoj zoni dnevnih boravaka i osigurati će oplahivanje hladnih staklenih stijena toplim zrakom tijekom najhladnijih dana godine. Ventilokonvektori će biti spojeni na viši temperaturni režim grijanja 45/40°C da osiguraju dovoljno odvođenje hladnog zraka sa hladnih ploha prozora.
REKUPERACIJA ZRAKA
Rekuperatori su uređaji koji se ugrađuju u niskoenergetske i pasivne zgrade te im je osnovni cilj smanjivanje ventilacijskih gubitaka zgrade pomoću integriranih pločastih izmjenjivača topline zrak-zrak. Jedinice imaju integrirani sustav filtracije zraka u kojem se iz zraka odvajaju čestice peludi, prašine, pore plijesni te se sustavom osigurava higijenski ispravan zrak. Sustavi su idealni za primjenu u zgradama u kojima žive astmatičari jer je moguće osigurati higijenski ispravan zrak tijekom cijele godine. Osnovni element uređaja je sačasti izmjenjivač kroz koji prolaze dvije struje zraka te se preko stijenki izmjenjivača vrši izmjena topline. Topli otpadni zrak dolazi iz građevine te prelazi preko izmjenjivača, predaje toplinu te se potom izbacuje u okoliš. Na drugom ulazu je svježi zrak koji je tijekom zime hladan, prolazi preko izmjenjivača, prima toplinu na sebe te se zagrijava, a tako zagrijan ubacuje se u građevinu. Sličan je princip rada i tijekom ljeta kada se topli okolišnji zrak hladi povratnim unutrašnjim zrakom. Ovim uređajem je moguć povrat energije oko 70-85% iz otpadnog zraka. Rekuperacijski sustavi se mogu proširiti podzemnim izmjenjivačem kroz koji prolazi zrak te se dodatno dogrijava vanjski zrak tijekom zime ili hladi vanjski zrak tijekom ljeta. Temperatura zemlje je tijekom cijele godine u rangu 10-15°C te će se primjenom geotermalnog zračnog izmjenjivača postići dodatna ušteda. Geotermalni zračni izmjenjivač je jedna od opcija mogućih tehnoloških rješenja koja se mogu primjeniti na energetskim zgradama.
HIDROTEHNIČKE INSTALACIJE
Kišnica uštedi 50 % pitke vode Svako od nas u prosjeku dnevno potroši skoro 140 litara vode. U većini slučajeva to je isključivo pitka voda. Jedna osoba za ispiranje toaleta dnevno potroši 45 litara dragocjene pitke vode. Upravo ovdje je kišnica posebno primjerena kao alternativa. Po tvrdoći kišnica je mekša od pitke vode jer sadrži manje minerala. Korištenjem kišnice štedi se na prašku za pranje rublja, poboljšava se učinak pranja, perilica rublja više ne trpi zbog vodenog kamenca. Mekana voda kišnice blagonaklono utječe na biljke i preporučljivo je kišnicom zalijevati travnjak. Kod čišćenja sa kišnicom troši se manje sredstava za čišćenje, pa se i na taj način štedi.
SUNČANATEHNIKA
Fotonaponski sustavi pretvaraju Sunčevu energiju u električnu energiju te se pri tome koristi pretvorba energije putem fotoelektričnog efekta. Fotonaponski sustavi se postavljaju u smjeru juga te pri optimalnom godišnjem kutu insolacije za pojedinu regiju. Sustavi mogu biti integrirani u krovnu konstrukciju, postavljeni pod optimalnim kutem te postavljeni na višeosne trackere koji prate dnevno gibanje Sunca i mijenjaju automatski položaj solarnog polja da se ostvari maksimalna insolacija.
Silicijska tehnologija je najstarija tehnologija te je prva ćelija proizvedena 1954. godine. Po strukturi kristala poznajemo amorfne, monokristalne i polikristalne silicijske pretvornike. Razlika je u učinkovitosti i cijeni koja će se postići primjenom određenog oblika kristala, a današnja serijska tehnologija postiže učinke pretvorbe Sunčeve u električnu energiju od 15% do 25%. Masovna velikoserijska proizvodnja silicijskih pretvornika svake godine snižava njihovu cijenu. Fotonaponski pretvornici se proizvode za postavljanje na postojećim krovovima te nalaze primjenu u sunčanim elektranama te su odvojeni nosačima od strukture građevina. Silicijska tehnologija je osjetljiva na promjene vanjske temperature zraka te kod promjene od 25 do 55°C dolazi do pada nominalne snage i do 15%. Nominalna snaga pretvornika se daje za 25°C i 1000 W/m2 dozračene energije.
Sunčani fotonaponski pretvornici se sastoje od niza serijski spojenih ćelija monokristalnog ili polikristalnog silicija. Jedinice se mogu koristiti u mrežnim sustavima on-grid ili u otočnim sustavima off-grid. Pretvornik je prekriven kaljenim staklom koje može izdržati udare tuče. Okvir se izrađuje od anodiziranog aluminija, a sa stražnje strane se nalazi višeslojni poliester. Na pretvornike se tvornički daje garancija snage od 90% na deset godina i 80% na 25 godina. Maksimalni faktor pretvorbe Sunčeve energije u električnu je oko 15% za monokristalne module. Postoji veliki broj tehnologija pretvornika različite strukture i materijala no trenutačno su najzastupljeniji pretvornici izrađeni na bazi silicija. Jedinice za punjenje 24V baterija trebaju imati 72 ćelije ili 36 ćelija za 12V, dok jedinice sa 60 ćelija su za MPPT regulatore i mrežne invertere. Karakteristike sunčanog pretvornika se mijenjaju ovisno o insolaciji Sunca te ovisno o vanjskoj temperaturi. U prosjeku jedan modul može dati 100-200 W/m2 pa je za snagu od 10 kW potrebno 50-100 m2 površine ovisno o tipu modula.
Mrežni inverter DC/AC za ON GRID sustave je trofazni inverter koji vrši izmjenu istosmjernog napona DC u izmjenični trofazni 3 x 3,33 kW napon AC gradske mreže. Jedinica ima u sebi zaštitu od preopterećenja, zaštitu od pregaranja, zaštitu od kratkog spoja, a u slučaju nestanka mrežnog napona isključuje sunčanu elektranu s mreže te pojavom napona u mreži ponovno priključuje elektranu na elektro-energetski sustav. Inverter za mrežni sustav vrši sinkronizaciju s mrežom te vrši ulogu punjenja mreže.
Osnovni podatak za dimenzioniranje fotonaponskih sustava je Sunčevo zračenje ili insolacija koje se može očekivati na površini instaliranih fotonaponskih pretvornika i uređaja. Godišnja insolacija ovisiti će o broju sunčanih dana tijekom godine te o položaju, postavljanju i orijentaciji solarnog sustava. Za jedinicu položenu pod kutem oko 30° tijekom godine te npr. za lokaciju Osijeka i 1kW instalirane snage može se očekivati oko 1100-1200 kWh proizvedene električne energije.
Akumulacija energije se ostvaruje primjenom baterijskih sustava u OFF-GRID sustavima ili otočnim sustavima. Otočni sustavi su česti u primjeni sa složenim hibridnim sustavima koji imaju nekoliko izvora energije: fotonaponske module, vjetroturbine ili hidroturbine. Koriste se posebno konstruirane grupe solarnih akumulatora (battery bank) s natapajućim elektrolitom ili gelom koji imaju malu samopotrošnju manju od 3% mjesečno te imaju posebnu oznaku SOLAR na sebi. Akumulatori se razlikuju od klasičnih akumulatora te im je nominalani napon 12 V dok kapacitet ovisi o modelu i proizvođaču, a najčešće se kapacitet akumulatora kreće u granicama od 60 do 240 Ah.
Baterije akumuliraju energiju koju solarni moduli proizvedu tijekom dana tijekom perioda punjenja. Dok se baterije koriste i kao izvor energije tijekom perioda pražnjenja kada moduli nisu aktivni. Interval između jednog perioda punjenja i pražnjenja naziva se ciklus. Ciklički način rada sustava skraćuje životni vijek baterije te je najvažniji zahtjev na baterije u solarnim sustavima povećana izdržljivost u cikličkom režimu rada. Dodatni zahtjev baterija je što veći stupanj djelovanja i što manja razlika između dobivene energije iz baterije tijekom pražnjenja i utrošene energije tijekom punjenja.
Polja fotonaponskih modula se međusobno moraju udaljiti da se umanji utjecaj sjene susjednog polja. Također između polja je potreban prohodan prostor da se osigura dostupnost modulima i redovito čišćenje istih. Upadni kut Sunčevog zračenja se mijenja tijekom godine, a najniži je tijekom zime tijekom zimskog solsticija oko 22° dok je najviši tijekom ljetnog solsticija oko 69°. Polja modula se postavljaju pod optimalnim kutem od oko 30-35°.
Hrvatska Komora inženjera strojarstva
Otkriveno je da se prilikom elektrolize iz nehrđajućeg čelika izdvaja heksavalentni krom koji je vrlo otrovan i štetan za okoliš. Osim toga stvara se dosta hrđe koja se taloži u generatoru i zahtijeva redovno čišćenje. Zbog svega toga troše se elektrode i s vremenom ih treba mijenjati. Heksavalentni krom je najotrovniji od sve tri forme kroma, a učinci su vidljivi nakon dugotrajne ali i nakon kratke izloženosti. Akutno trovanje kromom može uzrokovati mučninu, povraćanje, krvarenje probavnog trakta i otkazivanje rada bubrega. Udisanje prašine kroma može izazvati upalu pluća i razna oštećenja sluznice nosa. Dugotrajna izloženost čak i niskim dozama heksavalentnom kromu može dovesti do razvoja karcinoma pluća, a povezuje se i s karcinomom kostiju, želuca, prostate, limfomom i leukemijom.
Kvalitetno izgrađen generator s pravilno kondicioniranim inox elektrodama ne proizvodi heksavalentni krom čak niti u tragovima. Ovo se može vrlo lako izbjeći kondicioniranjem elektroda u generatorima s takozvanim suhim ćelijama. Postupak čišćenja i kondicioniranja elektroda traje nekoliko dana i provodi se isključivo u natrijevoj lužini. Nakon toga generator neće proizvodi heksavalentni krom niti će se elektrode trošiti. Najnovija generacija HHO generatora izrađuje se od plemenitih metala kao što su titan i nikal. Zbog velikog električnog otpora anoda titana mora se obložiti mješavinom metalnih oksida plemenitih metala kao što su iridij i rodenij. Sve to značajno poskupljuje uređaj, ali zato daje puno kvalitetniji HHO plin i praktično nepoderivi generator.
Elektrolit je mješavina destilirane vode i katalizatora koji povećava električnu vodljivost vode. Veća koncentracija katalizatora znači jaču struju odnosno gustoćom elektrolita može se regulirati struja u HHO generatoru. Kao katalizator se može koristiti soda bikarbona, ali nije preporučljivo. Soda bikarbona je jestiva, ali prilikom elektrolize otpušta vrlo otrovne plinove, pomaže stvaranju taloga i bržem trošenju elektroda.
Uz elektrode od nehrđajućeg čelika (SS 316L) kao katalizator preporučuju se natrijeva lužina NaOH ili kalijeva lužina KOH u koncentracijama do najviše 30%. Ovo su vrlo agresivne kemikalije i potreban je poseban oprez prilikom rukovanja. Na sreću elektrolit treba samo jedanput nasuti u spremnik dok se kasnije dolijeva samo destilirana voda. Obje lužine su agresivne prema aluminijskim dijelovima motora i zato treba imati dobar sustav pročišćavanja HHO smjese kako ostaci lužine ne bi došli do motora. Natrijeva i kalijeva lužina ne smiju se koristiti uz titan elektrode jer vrlo brzo uništavaju sloj metalnih oksida. Uz ovakve elektrode kao katalizator koristi se natrijev sulfat Na2SO4. U prehrambenoj industriji poznat je po oznaci E 513, a služi kao regulator kiselosti, stabilizator boje i učvršćivač. Nije agresivan, ali se ne može koristiti uz inox elektrode jer stvara veliku količinu taloga željeznog oksida koji može dovesti do pregrijavanja generatora i njegova uništenja. Sve ostale kemikalije kao što su ocat, alkohol, razne kiseline i soli ne preporučuju se kao katalizatori jer sudjeluju u kemijskim reakcijama i stvaraju neugodne popratne tvari i efekte.
HHO SMJESA
HHO ili 2HO plin (oxyhydrogen) predstavlja mješavinu vodika (H2) i kisika (O2) uobičajeno u molarnom omjeru 2:1 kao kod vode. Ovakva smjesa plinova uobičajeno se koristi kod plamenika za obradu i taljenje metala. U slučaju zapaljenja pri standardnoj temperaturi i tlaku ovaj plin gori, oslobađajući pri tome vodenu paru i energiju u iznosu od 241.8 kJ za svaki utrošeni mol H2 te prilikom zapaljenja dolazi do oslobađanja zvuka te se stoga HHO zove i plin praskavac. Ovakvu smjesu plinova jednostavno je i relativno lako dobiti elektrolizom vode, gdje posredstvom električne struje dolazi do razdvajanja vodenih molekula na molekule kisika i vodika:
Proces elektrolize: 2 H2O -> 2H2 + O2
Proces izgaranja: 2 H2 + O2 -> 2 H2O
Pri tome je u skladu sa Zakonom o očuvanju energije („suma svih oblika energije u zatvorenom prostoru je konstantna"), energija uložena u elektrolizu uvijek veća od dobivene energije izgaranjem. Obično se ime engleskog kemičara Williama Nicholsona veže uz izum elektrolize oko 1800-e godine. Yull Brown, bugarski izumitelj koji je emigrirao u Australiju, razvio je 1970-ih tehnologiju proizvodnje (elektrolize) navedene plinovite smjese i njenog ubrizgavanja u standardne motore s unutarnjim sagorijevanjem (benzinske i dizelske), što je dovodilo do poboljšanog izgaranja goriva i čišćeg ispuha. U doba niskih cijena nafte, slabe ekološke svijesti i neinformiranosti o posljedicama globalnog zagrijavanja – ova ideja (patent) nije dobila širu potporu javnosti niti poslovnih krugova. Velikim porastom cijena nafte u posljednjih nekoliko godina, HHO generatori, temeljeni na opisanom principu, dolaze u središte interesa kao moguće rješenje za smanjenje potrošnje goriva kod konvencionalnih automobila s motorima na unutrašnje sagorijevanje.
Voda H2O je stabilna molekula koja ne gori, ali kada se djelovanjem elektrolize podijeli na vodik i kisik dobiva se goriva smjesa plinova koja oslobađa energiju. U procesu elektrolize razbija se veza kisika sa vodikom, a kako kisiku nedostaju dva vanjka valentna elektrona potrebna energija elektrolize će biti velika. Električna energija koja se mora upotrijebiti za elektrolizu vode je veća od energije koja se dobije izgaranjem u motoru te se prilikom izgaranja oslobađa i toplinska energija koja je neupotrebljiva za pokretanje motora. Ako se kao izvor električne energije koriste obnovljivi izvori energije kao što su fotonaponski moduli onda se cijeli krug pretvorbe vode u gorivi plin može promatrati kao dobar izvor obnovljivog plinskog goriva. Vodik ima svojstvo da ulazi u kristalnu rešetku metala te smanjuje mehanička svojstva metala i povećava nakon određenog perioda vjerojatnost loma metala. Zbog ovih karakteristika HHO generatori se mogu koristiti samo u mješavini sa postojećim gorivom ili zemnim plinom da poboljšaju izgaranje i povećaju snagu postojećih motora.
HHO GENERATOR (BOOSTER)
Uređaj koji se ugrađuje u automobil s namjerom da poboljša izgaranje postojećeg goriva u motoru (benzin ili dizel). Uređaj radi na principu elektrolize vode pri čemu se stvara smjesa kisika O2 i vodika H2 poznata pod nazivom HHO. Struja za elektrolizu se uzima iz alternatora, odnosno, akumulatora. Količina proizvedene HHO smjese relativno je mala u odnosu na količinu goriva, ali izuzetno pospješuje potpuno izgaranje benzina ili dizela. Na taj način ostvaruju se uštede goriva od 20 do 60%. Zbog toga se uređaj naziva booster (pojačivač).Ušteda goriva nije jedina dobrobit od ugradnje HHO boostera ili HHO kita, kako se ponekad naziva. Zbog potpunog izgaranja goriva, značajno se smanjuje emisija štetnih ispušnih plinova i čestica. Svako vozilo s ugrađenim HHO uređajem bez problema prolazi EKO test na tehničkom pregledu. Zbog potpunog izgaranja goriva ne dolazi do stvaranja naslaga čađe i ugljikovih spojeva u cilindru i na klipu motora koji se ispiru u ulje. Iz tog razloga ulje dulje traje, a motor je puno čistiji, mirnije radi i manje se zagrijava. To, naravno, produljuje vijek trajanja motora. Ubacivanjem HHO smjese u cilindar dolazi do promjene adijabatske korisnosti motora. Posljedica toga je da se povećava zakretni moment i snaga motora uz manji utrošak goriva. Zbog svega toga, troškovi održavanja motora se, također, smanjuju.
Dovodna cijev iz HHO spremnika se spaja na usisnu zračnu granu motora te se stvara smjesa koja u sebi ima povećani udio kisika za poboljšanje izgaranja te HHO plin koji smanjuje potrebnu količinu goriva da se ostvari ista snaga motora. Za ispravan rad i optimalnu upotrebu potrebno je regulaciju količine proizvedenog HHO plina voditi preko signala papučice gasa. Također je potrebno istovremeno imati mogućnost održavanja stalnog tlaka plina HHO. Često se dovod HHO spaja samo na usis zraka te ne postoji regulacija tlaka i količine plina uslijed promjene brzine i opterećenja motora tijekom vožnje. Ova dva parametra se neprestano dinamički mijenjaju i potrebno je pomoću regulacije upravljati cijelim procesom stvaranja i upotrebe plina da se ostvari maksimalno iskorištavanje sustava. HHO booster je jednostavan uređaj koji se ugrađuje u automobil s namjerom da poboljša izgaranje postojećeg goriva u motoru (benzin ili dizel). Uređaj radi na principu elektrolize vode pri čemu se stvara smjesa kisika O2 i vodika H2 poznata pod nazivom HHO. Struja za elektrolizu se uzima iz alternatora, odnosno akumulatora.
Vodik je vrlo eksplozivan plin. Lakši je od zraka i skuplja se pod stropovima i kupolama. Lako prolazi pored čepova i spojeva, tamo gdje ni zrak ni voda ne prolaze. Zato trebate paziti da nikada, ali baš nikada ne ugradite HHO generator u putnički ili teretni prostor automobila ili kamiona. Jedino mjesto za ugradnju je prostor motora koji se dobro provjetrava (u blizini hladnjaka). Na kamione se može ugrađivati izvana sa stražnje strane kabine ili na neko drugo provjetravano mjesto, ali nikada u kabinu ili u prostor za teret.
KONSTRUKCIJA HHO ČLANKA
Moglo bi se reći da je svaki graditelj napravio svoju jedinstvenu konstrukciju HHO generatora, ali ma kako raznolike bile svode se na nekoliko osnovnih tipova.
Prva podjela koju možemo napraviti je prema postupku razbijanja molekula vode
a) Elektrolizeri su relativno jednostavni uređaji koji koriste grubu silu elektrolize i čija efikasnost je uvijek ispod one koju je zadao Faraday, a to je 2,16 W za proizvodnju jedne litre HHO plina u sat vremena na sobnoj temperaturi. Dobri elektrolizeri dostižu efikasnost i do 96% Faradayevih izračuna.
b) Rezonatori su puno složeniji uređaji koji dostižu efikasnost i do 900% u odnosu na Faradayeve izračune te rezonatori koriste rezonantne vibracije. Njihova konstrukcija je vrlo osjetljiva, zahtjevna i funkcioniraju samo uz složene elektroničke sklopove pomoću kojih iskorištavaju energiju nultog polja. Upravo zbog toga i jesu desetak puta efikasniji od elektrolizera.
Drugu podjelu možemo napraviti prema konstrukcijskim detaljima
a) Žičane spirale su se najprije pojavile kao prijedlog za samogradnju. Radi se o dva namotaja žice od nehrđajućeg čelika koji su međusobno izolirani i uronjeni u otopinu sode bikarbone u vodi. Jedna spirala spojena je na + pol baterije, a druga na -. Sve skupa smješteno je u staklenku od kiselih krastavaca. Iznenađujuće je to što neki i danas propagiraju ove nesigurne i neefikasne uređaje čija iskoristivost ne prelazi 10%. Ostatak energije pretvara se u toplinu i štetno zagrijavanje elektrolita. Ne preporučujem ih nikome, a spominjem ih samo iz povijesnih razloga.
Na drugoj slici parovi elektroda su hermetički odvojeni tako da sva struja prolazi kroz ploče. Na taj način postiže se vrlo visoka efikasnost elektrolize (preko 90%).
Treća slika je posebno zanimljiva jer prikazuje isti broj i površinu elektroda u znatno manjem prostoru. Slika je uvećana da biste bolje vidjeli kako ista ploča služi kao katoda s jedne strane i kao anoda s druge strane. Istovremeno elektrode služe za hermetičko odvajanje elektrolita. Bob Boyce je na ovaj način konstruirao HHO generator od 101 ploče koji je radio na napon od gotovo 200 V. Kasnije je na istoj konstrukciji uz dodatak impulsne elektronike napravio rezonator koji je 600% do 1000% efikasniji od Faradaya.
Četvrta slika prikazuje izvedbu HHO generatora koja se u raznim varijantama danas najviše koristi. Riječ je o takozvanim suhim generatorima koji se pogrešno nazivaju suhim ćelijama (HHO dry cell). Ovo ne treba miješati sa 'pravim' suhim ćelijama koje rade na potpuno drugom principu. Pridjev 'suhi' dobili su zato što se ne uranjaju u elektrolit nego se elektrolit dozira u generator. Elektrode su međusobno razdvojene pomoću gumenih ili silikonskih brtvi, a kroz rupe ne elektrodama poravnava se razina elektrolita i odvodi se HHO plin. Odmah je vidljivo da ovakva izvedba zahtijeva poseban spremnik za elektrolit. To i nije tako loše jer se spremnik koristi i kao separator u kome se plin odvaja od ostataka elektrolita. Još jedna prednost ovakve izvedbe je da je puno lakše pronaći mjesto u prostoru motora za dva manja uređaja nego za jedan veliki. Na slici se vidi jedna od mnogobrojnih izvedbi suhog HHO generatora. Iako su malih dimenzija ovi generatori su vrlo efikasni i bez problema proizvode jednu litru u minuti uz struju od desetak ampera. To je sasvim dovoljno za booster motora ispod 2000 ccm. Za veće motore, dovoljno je pustiti više struje (veća koncentracija elektrolita) ili paralelno dodati još jedan komplet elektroda.
PRIPREMA ELEKTRODA
Prvo je pitanje zašto bismo se uopće time zamarali? Odgovor je vrlo jednostavan: zato što na taj način povećavamo efikasnost samog HHO generatora.
Veća efikasnost znači da ćemo sa manjom strujom odnosno manjom snagom, uz nižu temperaturu postići veću proizvodnju plina. Ako samo izrežete i ugradite inox (SS 316L) elektrode bez prethodne pripreme može se dogoditi da dobijete vrlo malu ili nikakvu proizvodnju smjese vodika i kisika. Umjesto toga, ako pojačate struju dobiti ćete proizvodnju vodene pare uz pretjerano zagrijavanje HHO generatora.
Ono što želimo postići je smanjivanje električnog otpora samih elektroda. Idemo sada na postupak pripreme kako ga je opisao Bob Boys. Moguće je pronaći brži ili lakši postupak za kondicioniranje elektroda, ali na tome treba još puno raditi. Do tada preporučujem da koristite ono što je u praksi provjereno, a to je ovaj postupak.
1. Nakon rezanja i bušenja dobit ćete nečiste i zamašćene ploče koje najprije treba oprati. Učinite to u plitkoj posudi pomoću što čistijeg alkohola. Koncentracija od 70% je sasvim dovoljna. Koristite gumene rukavice i više nikada, ali baš nikada ne dodirujte elektrode golim prstima, jer prsti ostavljaju masne otiske koji povećavaju otpor. Prilikom čišćenja možete se poslužiti spužvicom za pranje posuđa.
2. Nakon toga elektrode osušite, a zatim izgrebite njihovu površinu s jedne i druge strane. To se radi grubim brusnim papirom tako da ga omotate oko odgovarajuće dašćice i povlačite preko inox ploče uzduž uvijek u istom smjeru. Nakon toga izgrebite ih poprijeko također uvijek u istom smjeru. Rezultat ovog postupka je da će se povećati površina elektoda, a mjehurići plina će se lakše odvajati od njih.
3. Nakon grebanja potrebno je otkloniti nastale strugotine, a to se radi pranjem u destiliranoj vodi. Nipošto ne koristite vodu iz slavine jer sadrži klor koji je nepoželjan u elektrolizi. Sada imate čiste elektrode od kojih možete sastaviti HHO generator.
4.Ne, niste gotovi. Sada tek počinje postupak kondicioniranja. Zapravo ne još. Najprije ide još jedno čišćenje. Možda se pitate od čega? Površina elektroda puna je željeza i kroma kojeg treba odstraniti. To se radi tako da generator napunite elektrolitom koji se sastoji od 900g destilirane vode i 100g natrijeve lužine NaOH. Prema riječima Bob Boysa ovo se ne može napraviti kalijevom lužinom KOH. Pustite maksimalnu struju kroz generator i neka radi. Radite u dobro ventiliranom prostoru jer će se početi stvarati vodik i kisik.
Ovdje je važno da postignete temperaturu od barem 60°C. Nakon nekoliko sati rada isključite generator i promijenite elektrolit. Stari elektrolit koji je pun metalnih čestica možete filtrirati kroz filter papir i ponovo koristiti. Ovaj postupak treba ponavljati sve dok elektrode ne prestanu ispuštati čestice metala. To može potrajati i nekoliko dana.
5. Na kraju rastavite generator i elektrode isperite čistom destiliranom vodom.
6. Ponovo sastavite generator i napunite ga istim elektrolitom. Uključite ga i ostavite da sat vremena radi sa smanjenom strujom (max 5A). Isključite ga na 15 minuta, a zatim ponovo uključite na sat vremena. Ovo ponavljajte nekoliko dana i postepeno povećavajte struju. Kao razultat ovog postupka, na elektrodama bi se trebao formirati sloj metalnih oksida koji povećavaju električnu vodljivost elektroda.
Tek kada ste sve to napravili ugradite generator u vozilo i dodajte odgovarajući elektrolit. To može biti natrijeva ili kalijeva lužina, a koncentracija neka bude takva da struja ne prelazi granicu dozvoljene vrijednosti. Za osobni automobil to je oko 20A. Dok je generator i elektrolit hladan struja može pasti i na 10A.
Fosilna goriva kao što su benzin i dizel, imaju molekule izgrađene od dugih lanaca ugljikovodika koji sadrže od 4 do 12 ugljikovih atoma u jednoj molekuli. U komori za izgaranje ovi lanci se raspadaju i spajaju u jednostavne molekule ugljičnog dioksida (CO2), ugljičnog monoksida (CO) i vode (H2O). Tu su i primjese drugih plinova iz zraka koje se spajaju s nečistoćama iz goriva. Gorivo se ubrizgava u obliku sitnih kapljica koje ne mogu dovoljno brzo ispariti kako bi došlo do potpunog izgaranja, ali jedan dio goriva izbacuje se kroz ispušni sistem. Zbog toga se ugrađuju katalizatori koji naknadno izgaraju preostalo gorivo kako bi se smanjilo onečišćenje okoliša.
Logično je da se upravo zbog toga može smanjiti dotok goriva u cilindar. Na taj način postižu se uštede goriva koje se kreću od 20 do 60%. Zabilježene su i veće uštede, ali to ovisi o konstrukciji i podešenosti pojedinog motora. Za elektrolizu vode potrebno je utrošiti više energije nego što se može dobiti izgaranjem dobivenog HHO plina. To je točno, ali uštede goriva se ne temelje na zamjeni goriva HHO plinom nego na boljem iskorištenju postojećeg goriva. Uređaji kojima se to postiže nazivaju se HHO boosteri i proizvode relativno male količine plina. Za motore do 2000 ccm dovoljna je proizvodnja od jedne litre HHO smjese u minuti (1 lpm). Za to je potrebna snaga od oko 140 W, a to nije nikakvo ozbiljno opterećenje za alternator. Za svakih 1000 ccm zapremnine motora potrebna je proizvodnja od 1/4 do 1 litre HHO plina u minuti. Manje od toga, nema efekta uštede, a više od toga dovodi u opasnost ispravan rad motora. Dakle, ako imate motor od 2000 ccm treba vam generator koji proizvodi 0,5 do 2 l/m HHO smjese. Ako uzmete sredinu, to je 1,25 l/m. HHO generator se može ugraditi praktično na sve vrste motora s unutarnjim izgaranjem, dakle, na benzince, dizelaše i turbo dizele, kao i na benzince s ugrađenim plinom (LPG). Ostvarene uštede neće svuda biti jednake. Ako motor ima bolje izgaranje i veću efikasnost, uštede će biti manje.
Za dvolitrene motore dovoljna je količina od jedne litre HHO smjese u minuti (1 lpm) da bi se postigao efekt potpunijeg izgaranja postojećeg goriva u motoru. Za prazan hod takvog motora potrebno je oko 50 lpm HHO-a, a za vožnju pod punim opterećenjem oko 400 lpm. Mogli bismo reći da princip 'više je bolje' vrijedi do količine koja je ispod 3 do 5 lpm jer u tom rasponu HHO djeluje kao booster odnosno poboljšava izgaranje postojećeg goriva. Količine veće od ovih mogu postati opasne, jer HHO počinje biti zamjena za pogonsko gorivo.
A, što je s dizel motorima? Kod njih ne postoji iskra za paljenje nego se u 'pravom trenutku' u vreli zrak u cilindru ubacuje dizel gorivo. Taj pravi trenutak je također prije GMT tako da vrijedi sve što je rečeno za benzinski motor. Primjećeno je da veće, ali ne prevelike količine HHO plina dovode do pregrijavanja dizel motora. Više HHO smjese nije uvijek najbolje za motor te postoji granica preko koje se ne smije ići bez posebnog prilagođavanja motora. Osim toga za veću proizvodnju HHO smjese potrebno je utrošiti više energije iz alternatora, potreban je veći presjek vodića zbog jače struje, a i HHO generator je većih dimenzija i teško ga je smjestiti u prostor motora. Dobre uštede se mogu postići s relativno malim HHO generatorom uz minimalan utrošak električne energije.
Ugradnjom HHO generatora može se uštedjeti do 50% ili više goriva. Koliko točno nitko ne može reći niti garantirati. Ušteda goriva ovisi o jako puno faktora i nemoguće ju je točno predvidjeti. Ušteda goriva temelji se na boljem izgaranju, a najbolje je stopostotno izgranje i više od toga se ne može. Ako je motor dobro podešen i radi u optimalnim uvjetima neizgoreni dio goriva je dvadesetak posto i to je ono što se može uštedjeti. Ako je motor slabo podešen neizgoreni dio goriva može biti puno veći, ali zato je i moguća ušteda na takvom motoru puno veća. Ako se ugradi HHO generator u automobil s kompjuterskom kontrolom ubrizgavanja goriva moguće je da će se potrošnja povećati i nakon dužeg vremena smanjiti. Zbog toga je neophodno u takve automobile ugraditi odgovarajuće elektronske uređaje koji će zavarati kompjuter i omogućiti željenu uštedu.
O2 SENZOR ILI LAMBDA SONDA
Koristi se kako na motorima sa karburatorom, tako i na motorima s elektronskim ubrizgavanjem, na pojedinim modelima još od 1981. godine. Može se reći da je O2 senzor ključni u kontroli smje zrak/gorivo u zatvorenom regulacijskom sistemu. Nalazi se na ispusnoj grani motora, a kod motora koji ispunjavaju Euro 3 normu mora ih biti 2 komada jedan ispred, a drugi iza katalizatora. Osim toga na mnogim V6 ili V8 motorima ranijih konstrukcija ih je takođe bilo 2 komada po jedan senzor za svaki red cilindara. Funkcionira na principu osjetjivosti na prisustvo količine kisika u atmosferi (naziv O2 senzor). Uloga O2 ventila je da signalizira regulatoru ECU količinu nesagorjelog kisika u ispušnim plinovima što radi putem voltažnog signala koji varira od cca 0,1 V "siromašna" smjesa, do 0,9 V "bogata" smjesa. Na osnovu ovog povratnog feedback signala regulator ECU vrši korekcije u sistemu ubrizgavanja goriva izmjenom vremena ubrizgavanja goriva u injektorima kao i momentom otvaranja/zatvaranja istih. Tako se uvijek teži optimalnoj smjesi što je ujedno i neophodno kako bi emisija štetnih plinova bila na propisanom nivou. Ovaj sistem je najsporiji na starijim karburatorskim motorima, bolje funkcionira na motorima sa elektronskim ubrizgavanjem, a najbolje funkcionira kod multiport sekvencijalnog elektronskog ubrizgavanja. Ovo je u principu vezano za brzinu odnosno učestalost prelaska sa siromašne na bogatu smjesu. Točnije rečeno što je veći broj promjena ciklusa u jedinici vremena (brži odziv sistema) utoliko će konačni efekt biti bolji jer će regulator ECU više puta u jedinici vremena korigirati smjesu. Osjetljivost O2 senzora vremenom opada zbog direktne izloženosti vrlo toplim ispušnim plinovima zatim olovu, sumporu kao i fosforu kojih ima u određenim količinama pri sagorjevanju goriva. Kada senzor postane dovoljno zaprljan izgubi osjetljivost pri očitavanju i počinje sporije da reagira na promjene u kvaliteti smjese. Ovo stvara kratak vremenski interval tokom kojeg ECU ostaje bez pravovremene informacije, a stoga i bez mogućnosti da pravilno kontrolira smjesu zrak/gorivo. U zavisnosti od proizvođača i modela, ali i od uvjeta korištenja motora preporučeni interval zamjene O2 senzora se obično kreće u rasponu od 100 do 200 tisuća kilometara.
MAP (Manifold Absolute Pressure) SENZOR
Kako funkcionira anaerobna digestija?
Iako je primitivan proces dobivanja bioplina već u 9. stoljeću korišten u Indiji, današnji tehnološki proces dobivanja bioplina, je poprilično je kemijski zamršen. Ono što je bitno jest da se prije primjene bakterija za digestiju biomasu potrebno usitniti, sterilizirati i pasterizirati kako bi se pobili svi mikroorganizmi koje ne želimo u procesu. Daljnjim kemijskim postupkom smjesa, odnosno supstrat iz kojeg se dobiva bioplin se razlaže na sve jednostavnije kemijske spojeve, a u svakom od kemijskih procesa sudjeluju različite vrste mikroorganizama. Anaerobna digestija (AD) se provodi u velikim spremnicima koji se nazivaju digestori i najčešće traje minimalno 20 dana na konstantnoj temperaturi, koja ovisno o procesu može biti postavljena u rasponu od 40 do 55 stupnjava, ali se zato tijekom procesa temperatura mora održavati na konstantnoj odabranoj razini. Apsolutno presudni uvjet za proizvodnju bioplina u digestoru jest redovito miješanje smjese i atmosfera bez prisustva kisika, jer u suprotnom ne uspijeva razvoj metanskih bakterija. Proces anaerobne digestije također može zaustaviti i previsoka razina amonijaka kao nusprodukta raspadanja bjelančevina ili u slučaju stajskog gnoja visoke koncentracije u mokraći te je stoga razinu amonijaka također potrebno održavati ispod kritične razine.
Korištenje digestata kao gnojiva
Osim plina koji nastaje u procesu anaerobne digestije ostaje i digestat koji se nakon obrade može primjeniti za gnojenje travnjaka ili ratarskih kultura te se na taj način organski otpad može u potpunosti ekološki zbrinuti. Primjena digestata kao gnojiva ima svojih prednosti nad primjenom stajskog gnoja jest značajno manja količina neugodnih mirisa, onesposobljenje virusa, bakterija i parazita u tretiranom supstratu te smanjena pojava opeklina na listovima tretiranih biljaka radi manjeg udjela masnih kiselina zbog njihova raspadanja tijekom procesa anaerobne digestije. Osim toga, u odnosu na sirovu gnojovku, digestat ima veći udio dušika i fosfora te se time povećava i njegova iskoristivost kao gnojiva.
Što je to kogeneracija?
Kogeneraciju možemo definirati kao proces kojim se korištenjem primarne energije goriva istodobno proizvode dva korisna oblika energije: koristan rad i toplinska energija. Najčešća uporaba korisnog rada je za proizvodnju električne energije, dok se proizvedena toplinska energija koristi u procesima grijanja ili hlađenja, te u tehnološkim industrijskim procesima. Kogeneracijska postrojenja imaju vrlo visok stupanj energetske efikasnosti kao što je prikazano na gornjoj slici, te s time povezane ekonomske i ekološke prednosti. Ukupni stupanj korisnosti ovih sustava varira, ali u nekim primjenama on je procijenjen na 90 posto, te se može utvrditi da u odnosu na konvencionalne sustave, sustav kogeneracije predstavlja sam vrh efikasnosti pretvorbe energije, te to za posljedicu osim energetskih ima i vrlo bitne ekonomske i ekološke prednosti.
Kogeneracija na bioplin
Prije primjene bioplina u kogeneracijskom postrojenju bioplin je potrebno sušenjem i kondicioniranjem pripremiti, kako bi se omogućio nesmetan i pravilan rad plinskih motora koji se danas pretežno koriste za bioplinsku kogeneraciju, a koji imaju ograničenja vezana za sastav plina u pogledu sadržaja sumporovodika, halogenih ugljikohidrata i siloksana. Moderna postrojenja na bioplin se najčešće sastoje od motora za izgaranje povezanog sa generatorom, no moguće je korištenje postrojenja sa upotrebom Stirlingovih motora, plinskih mikroturbina ili gorivih ćelija.
Postrojenja sa plinskim motorom
Prednost postrojenja sa plinskim motorom je mogućnost njihovog rada sa minimalnim udjelom metana od samo 45%. Široka je primjena za manje snage, što približno znači do 100 kW električne snage, dok se za veće snage koriste prilagođeni dizel agregati koji također pripadaju kategoriji plinskih motora i koji su opremljeni svjećicama. Princip rada postrojenja sa plinskim motorom prikazan je na gornjoj slici, a kratko objašnjenje jest da se adekvatno pripremljen bioplin dovodi do plinskog motora, gdje izgara, te se stvara koristan rad i otpadna toplina. Koristan rad se prenosi na električni generator, koji mehaničku energiju pretvara u električnu energiju, koja se tada može koristiti za zadovoljenje lokalnih potreba (industrijske potrebe ili u zgradarstvu) ili što je zbog subvencionirane otkupne cijene puno češći slučaj da se kompletno predaje, odnosno prodaje u električnu mrežu. Proizvedena toplinska energija se može iskoristi za industrijske procese ili grijanje potrošača toplinske energije. Primjerice, dio proizvedene toplinske energije obično se koristi i za održavanje temperature u digestorima, a toplina iz bioplinske kogeneracije lokalnog tipa može se primijeniti za dobivanje topline u obližnjem naselju ili grijanje staklenika ili plastenika. Kogeneracije sa plinskim motorom su najraširenije jer je cijena plinskih motora značajno niža od ostalih prethodno spomenutih alternativnih postrojenja.
Postrojenje sa plinskom turbinom
Od ostalih tehnologija prije svega želimo istaknuti varijantu kogeneracije sa plinskom turbinom čiji je princip rada prikazan na donjoj slici. Postrojenje s plinskom turbinom funkcionira na način da se u komoru za izgaranje dovodi bioplin (gorivo), i zrak koji je prethodno u kompresoru komprimira na zadani tlak (kompresor) i predgrijava (rekuperator), te u komori dolazi do izgaranja. Smjesa dimnih plinova se propušta kroz plinsku turbinu gdje plinovi ekspandiraju i predaju moment vrtnje, koji se predaje generatoru za proizvodnju električne energije te kompresoru (zbog toga su često turbina i kompresor na istoj osovini). Dimni plinovi se pri izlazu iz turbine odvode u rekuperator gdje dio svoje topline predaju svježem komprimiranom zraku, a dio topline predaju u izmjenjivaču topline nakon čega izlaze u okoliš putem dimnjaka. U izmjenjivaču topline on se predaje vodi ili nekom drugom mediju koja se potom može koristiti kao i u slučaju postrojenja s plinskim motorom. U današnje su vrijeme bioplinske turbine još uvijek komercijalno nekonkurentne, no sa razvojem materijala i tehnologije očekuje se da će u budućnosti doći do smanjivanja investicijskih troškova za ovakav tip postrojenja pa stoga u skorije vrijeme možemo očekivati i značajniji porast primjene ovakve vrste turbina.
Manji digestorski sustavi za obiteljska gospodarstva
Iako je ova tehnologija kod nas relativno nepoznata i neiskorištena, po svijetu je izgrađeno jako puno kućnih digestora, vrlo često napravljenih u kućnoj radinosti te se pojavilo mnogo priručnika za samogradnje. Iako se zasad izgradnja ovakvog sistema za četveročlanu obitelj smatra neisplativom, njezina isplativost je neupitna za manje farme i poljoprivredna gospodarstva koja raspolažu sa nešto većim biootpadom, neovisno da li je on biljnog (ostatci rezidbe, trava, lišće) ili životinjskog podrijetla (izmet životinja). Prvenstveni cilj ovog sistema je proizvodnja visokokvalitetnog organskog gnojiva koji se dobiva bez prisustva neugodnih mirisa te uz visok stupanj higijene i odsutnosti štetočina (štakori, miševi, muhe) koji često prate ove procese ukoliko se oni odvijaju u nekontroliranim uvjetima na otvorenom. Bioplin koji nastaje kao nusproizvod razgradnje, pretežno se koristi za kuhanje u kućanstvu (ukoliko se radi o manjem sistemu), odnosno za farme i nešto veće sisteme može se koristiti za zagrijavanje kuće, plastenika ili gospodarskih zgrada. Za veće farme sa većim brojem životinja moguće je sa ekonomskom isplativošću izgraditi i sisteme koji proizvode električnu energiju te na taj način ostvariti djelomičnu ili potpunu energetsku ovisnost.
Šaržni i protočni digestori
Ovisno o tipu sirovine imamo dvije osnovne vrste digestora, šaržni i protočni. Šaržni digestor osmišljen je za jedno punjenje tijekom procesa te je idealan ako je sirovina biljnog ili pretežno biljnog podrijetla. Protočni digestor koristi se za višestruka punjenja tijekom procesa, što ga čini idealnim na stočnim farmama gdje je svakodnevno potrebno zbrinjavati biološki otpad. Digestori se također dijele na neukopane ili ukopane digestore, na što utječe podneblje i lokacija na kojoj se digestor nalazi. Kako u digestoru uvijek mora biti minimalno 35 stupnjeva Celzijevih u toplijim tropskim krajevima digestor se ne ukopava dok se za naše podeblje preporučuje ukopavanje kako bi se uštedjelo na zagrijavanju uređaja zimi. Kod većih sistema, kod kojih je moguće proizvoditi električnu energiju, otpadna toplina koja se odvodi plinskom motoru može se koristiti za dogrijavanje digestora na radnu temperaturu. Zemlje u kojima se još od pamtivjeka koriste djelomično ili potpuno ukopani kućni digestori su Indija i Kina, odakle poznajemo i dva najpoznatija tipa jednostavnih kućnih digestora. U osnovi takozvanog "kineskog" tipa jest podzemni digestor, tipičnog volumena od 6 do 8 kubnih metara koji se puni otpadnim vodama iz kućanstva, stajskim gnojem i organskim otpadom. Dodavanje supstrata i uklanjanje podjednake količine tekućine nastale tijekom digestije obavlja se ručno, otprilike jednom dnevno. Tijekom digestije potrebno je miješati smjesu, a dva do tri puta godišnje vadi se i talog s dna digestora. Takozvani "indijski" tip u svojoj osnovi je vrlo sličan kineskom, no razlika je, kao što je prikazano na gornjoj slici, u tome što se bioplin prikuplja u zvonolikoj plutajućoj kupoli koja se koristi kao rezervoar za bioplin.
Prijenosni digestori
U novije vrijeme na tržištu se mogu naći i mali „prijenosni" digestori koji proizvode male količine plina za ograničenu uporabu (kuhanje, svjetlo i sl.), kod kojih se prvenstveno koristi otpad iz kuhinje ili manje količine biljnog materijala. Ove proizvode karakterizira jednostavna instalacija, koju može izvršiti i sam korisnik, jednostavno održavanje, te nizak investicijski trošak. Nažalost, zasad u Hrvatskoj ne postoji tvrtka koja proizvodi ili uvozi ovakav tip proizvoda, te sve ostaje na entuzijazmu pojedinca. Dio problema leži i u neinformiranosti potencijalnih korisnika ali svakako i u nezainteresiranosti istih zbog još uvijek niskih cijena energenata, što možemo očekivati da će se promijeniti sa sve višim cijenama goriva.
www.zelenaenergija.org
Bioelektrane kao obnovljivi izvori energije
U 21. je stoljeću jedan od najvažnijih problema sve veća uporaba energije i sve manje zalihe fosilnih goriva. Pomanjkanje fosilnih goriva dovelo je do istraživanja uporabe obnovljivih izvora energije i time razvoja novih tehnoloških postupaka za dobivanje energije. Jedan je od najučinkvitijih energenata bioplin koji se dobiva iz zelenoga raslinja ili iz otpadnih organskih tvari. Bioplin ima vrlo pozitivan učinak na zagrijavanje ozračja, pri izgaranju bioplina nastaje manje CO2 nego što ga treba raslinje za fotosintezu od kojega se bioplin dobiva. Svaki projekt proizvodnje bioplina mora dokazati gospodarsku isplativost u odnosu na druge koncepte iskorištavanja istih sirovina. Upotreba poljoprivrednih sirovina za proizvodnju bioplina u izravnoj je konkurenciji s proizvodnjom hrane i živežnih namirnica. Zbog rasta cijena sirovina danas su isplativa samo postrojenja koja proizvode više bioplina uz upotrebu manje materijala, energije i financijskih sredstava. U skladu s time, proizvođači tehnologija i sustava povećavaju učinkovitost postrojenja brojnim novim idejama.
Za optimiranje procesa fermentacije, npr., nužno je imati bolju kontrolu dostave obnovljivih sirovina, kojima je često teško rukovati, u spremnike za fermentaciju. Mogućnost koja se ovdje nudi jest upotreba novoga pokretnog kontejnera od plastike koji štedi energiju. Daljnji je pokušaj povećanja učinkovitosti poboljšanje životnih uvjeta bakterija koje proizvode metan. Mikrobi crpe svoju energiju iz lanaca polisaharida. Polisaharide prvo trebaju razgraditi enzimi da bi ih mikrobi mogli iskoristiti. U normalnom je slu-čaju količina enzima koji su prisutni u jednom postrojenju za bioplin premala za najpovoljnije hranjenje mikroorganizama. Sadržaju fermentora kao pomoć može se dodati enzimski preparat koji je razvilo berlinsko poduzeće za biotehnologiju. Preparat ubrzava razgradnju polisaharida u monosaharide i oligosaharide. Poboljšana opskrba šećerom utječe na brže razmnožavanje mikroorganizama i rast biološke aktivnosti. Prema sveobuhvatnim istraživanjima proizvođača upotreba ovog preparata povećava dobitak bioplina u prosjeku za 18 posto. Brže raspadanje ulaznog materijala ima i pozitivne učinke na vođenje procesa. Budući da su polisaharidi odgovorni za viskoznost sadržaja u fermentoru, njihovo ubrzano cijepanje dovodi do supstrata koji je više tekuće strukture. S obzirom na to supstrat nije potrebno toliko miješati, a na taj se način štedi energija. Procjena isplativosti pokazuje da se povećanom proizvodnjom struje ostvaruje višestruki dobitak, koji znatno premašuje troškove korištenja enzimima.
Drugim postupkom, u kojem se rabi jednostavna fizikalna metoda, može se povećati broj bakterija u postrojenju za bioplin. U fermentiranom materijalu koji se odstranjuje iz fermentora ostaje velik broj mikroorganizama. Zbog znatno manje koncentracije bakterija u spremniku protok materijala je spor, učinak je ograničen. U novom se postupku u postrojenje uvode male količine magnetnih čestica koje se u supstratu vežu sbakterijama. Uporabom magnetnih sila, npr. uz pomoć trajnog magneta, bakterije je moguće odvojiti od fermentiranog materijala i vratiti u reaktor. Za magnetiziranje bakterija dovoljno je npr. 0,1 grama ferita po gramu organske suhe tvari sadržaja reaktora. Primarno je područje upotrebe magnetskog zadržavanja biomase fermentacija supstrata koji su bogati vodom, kao na primjer otpadne tekućine iz destilacije alkohola. Najraširenija je upotreba bioplina u termoelektranama-toplanama. No, sastav bioplina, goriva koje ne zagađuje okoliš, nije uvijek isti. Vrijednosti kao antidetonatorska svojstva i brzina širenja plamena mogu se promijeniti u nekoliko sekundi za 30 do 50 posto. Kako bi proizvodnja energije u tim promjenjivim uvjetima u TE-TO (termoelektrana – toplana) bila učinkovita, uz plinske otomotore mogu se rabiti i prilagođeni dvogorivni motori. Dvogorivni se motori temelje na principu dizelskoga motora. Kod pogona na bioplin, bioplin se dodaje usisanom zraku za izgaranje uz pomoć električnog ventila za reguliranje plina te komprimira. Ubrizgavanje male količine biljnog ulja pokreće paljenje mješavine slabog plina i zraka u komori za izgaranje. Glavnu ulogu u tome ima inovativna regulacijska elektronika koja određuje idealni trenutak ubrizgavanja, potrebnu količinu ulja i najbolju temperaturu gorenja. Prema riječima proizvođača na taj se način može ostvariti stupanj djelovanja do 44 posto - a istovremeno se smanjuje emisija i povećava životni vijek motora.
Kao alternativa izravnom izgaranju u TE-TO trenutačno se afirmira obrada bioplina na kvalitetu zemnog plina i zatim napajanje mreže zemnog plina. Stupanj iskorištavanja u TE-TO na toplinsku energiju, koje su povezane s mrežom zemnog plina, jest veći od 80 posto. Doduše to iziskuje dodatna financijska sredstva i tehniku za sušenje, odsumporavanje, obogaćivanje metanom/odvajanje ugljičnog dioksida i dodavanje mirisa. Učinkovitost ovog koncepta će se također povećati tehnološkim novitetima, tako da će prema riječima predstavnika branše vjerojatno već za pet godina biti moguće dobiti obrađeni bioplin po istoj cijeni kao i klasični zemni plin. U procesu fermentacije bakterije pod anaerobnim uvjetima u nekoliko faza razgrađuju organski materijal do konačnih produkata među kojima su najveći dio CO2 i CH4. Pri procesu fermentacije radi se o četiri različita procesa koji slijede u nizu dok ne nastanu CH4 inCO2. Procesi teku pod utjecajem više vrsta anaerobnih bakterija koje su odgovorne za slijedeće: - hidrolizu kompleksnih veza u organskim molekulama (ugljični hidrati, masti, bjelančevine, šećer, aminokisline) - fermentaciju (jednostavne organske kiseline, alkoholi) - transformaciju razvijene molekule s brojnim metilnim skupinama (octena kiselina, vodik, dušična kiselina, bikarbonat) - sintezu bioplina
Otpadno blato koje nastaje nakon završene fermentacije sadrži mikrobiološko neprobavljive tvari koje sadrže minerale i mikrobiološku biomasu. Energija koja se oslobađa pri izgaranju ugljičnih hidrata teorijski je jednaka onoj koja nastaje izgaranjem bioplina. Dobivena je energija jednaka onoj koja se rabi pri fotosintezi. Prednost bioplina je prije svega u tome da se lako s relativno jednostavnim procesom mijenja u električnu energiju (bioplin izgori u plinskom motoru koji pokreće električni generator, osim toga pri izgaranju oslobađa veću količinu topline koja se može iskoristiti za grijanje industrijskih postrojenja ili stambenih zgrada). Za dobivanje bioplina se kao ulazna sirovina u načelu može rabiti svaka organska supstancija, mogu se upotrebljavati ugljični hidrati, masti, bjelančevine, celuloza te lignin koji se presporo mikrobiološki razgrađuje i stoga je njegova uporaba nesmislena. Općenito su najprimjerenije sljedeće organske supstancije:
- tekući i tvrdi životinjski gnoj iz intenzivne seoske proizvodnje - ostaci poljodjelskih proizvoda - otpadni materijal iz životinjske industrije - organski kuhinjski otpaci. Količina proizvedenoga plina ovisi o ulaznim organskim sirovinama koje ulaze u proces pH-u, temperaturi i zadržavanom vremenu. Najpovoljniji uvjeti jesu: - ulazna supstancija je već djelomično fermentirana - pH je 7 - temperatura 37°C pri mezofilnim mikroorganizmima i 55°C pri termofilnim organizmima - retenzijsko vrijeme otprilike 20 dana pri T = 50 °C i 80 dana pri T = 20°C.
Osnove za bioplinaru
Osnove za bioplinaru jesu: 1. Bitna prednost tehnologije bioplina u zaštiti okoliša je u smanjivanju stakleničkih plinova, kao što su metan(CH4), dušikov oksid (N2O) i ugljični dioksid (CO2). Oslobađa se samo toliko CO2 koliko biljke iz kojih je nastao trebaju za svoj rast. 2. Pozitivni utjecaji na gospodarstvo okolnih farma. Povećava gospodarsku sposobnost seoskoga domaćinstva. 3. Razgradnjom regenerativne organske mase – energenata u bioplin utječe se na smanjenje uporabe fosilnih goriva (grijanje). 4. Anaerobnom preradom povećava se kvaliteta gnoja. Emisija smrada se smanjuje. Tvari koje uzrokuju smrad (hlapive masne kiseline, fenoli...) se razgrađuju. Tekući je supstrat, koji se prepumpava kroz preradu, homogeniziran. Time se postiže bolja kvaliteta trošenja toga supstrata. 5. Završni supstrat ima dobar gnojiv učinak u usporedbi s prirodnim gnojem. Nakon mineralizacije se suzuje C:N odnos, takav je supstrat biljkama prihvatljiviji. Uporabnost gnojiva je velika pri osnovnom gnojenju i dognojavanju u vrijeme intenzivnoga rasta. 6. Završen krug: iz organske mase koja raste na njivama nastaje energija i hrana koja se vraća na polje. 7. Proces prerade supstrata smanjuje broj patogenih klica (bakterije), smanjuje se kalavost sjemena. 8. Smanjuje se uporaba gnojiva i pesticida. Završni supstrat može zamijeniti mineralno gnojivo. Štedi se novac i pitka voda. 9. Dio potpore smanjivanju utjecaja na klimatske promjene povećat će se kao i broj bioplinara, a time i razvoj, tehnologija i sigurnost bioplinara. 10. Kogeneracijom se proizvodi toplinska i električna energija. Nastala energija pokriva toplinske potrebe za grijanje stambenih i javnih građevina. Isto se tako grije tehnička voda koja se može upotrebljavati za različite namjene. Višak električne energije prodaje se u mrežu.
T. Vrančić IZVOR: Posjet boplinari u Lendavi
2. razvoj optimalnog sustava za lokalno specifičnu kratkoročnu prognozu smjera i brzine vjetra, te turbulencije.
Ciljevi ovog dvogodišnjeg projekta će se postići uz intenzivnu upotrebu najsuvremenijih numeričkih modela atmosfere te naprednih konvencionalnih i daljinskih sustava mjerenja u suradnji s vodećim istraživačima iz Europe i SAD-a.
Izravna i najtočnija metoda određivanja energetskog potencijala vjetra na nekoj lokaciji je uspostava višegodišnjih mjerenja njegove brzine i smjera. No zbog velike prostorne promjenjivosti vjetra i brojnih lokalnih termičkih i mehaničkih utjecaja na strujanje izmjereni podaci reprezentativni su samo za relativno malo područje oko mjerne lokacije. Drugi znanstveno utemeljen način dobivanja klimatski reprezentativne prostorne razdiobe energetskog potencijala vjetra je korištenje numeričkih modela atmosfere. Tom se načinu pristupa ako se mjerenje vjetra na optimalno gustoj mreži točaka isključi zbog velikih troškova.
Prostorna razdioba energetskog potencijala vjetra procijenjena je korištenjem meteorološkog modela za simulaciju atmosfere ALADIN/HR, koji se u Hrvatskoj razvija od 1995. godine. Prvo se izmjereni podaci iz cijelog svijeta, arhivirani u Europskom centru za srednjoročnu prognozu vremena (European centre for medium range forecast, ECMWF), koriste za simulaciju globalnog stanja atmosfere. Potom se ti prilagođavaju regionalnoj interpretaciji modelom ALADIN/HR na mrežu točaka od 8 km horizontalne razlučivosti, odnosno metodom dinamičke adaptacije ALADIN/HR/DADA na mrežu točaka od 2 km horizontalne razlučivosti.
Rezultat primjene tog postupka daje procjenu smjera i brzine vjetra na svim visinama iznad tla svakih 60 minuta za razdoblje od 10 godina. Na slikama 2. i 4. su prikazani domena tj. područje proračuna te primjer rezultata srednje brzine vjetra kroz 10 godina na 10 m iznad tla nad područjem Hrvatske. Uspješnost prostorne razdiobe vjetra verificirana je dostupnim podacima koji pokazuju prosječnu srednju kvadratičnu pogrešku u procjeni srednje brzine vjetra od oko 0,3 m/s.
Primarni cilj ovog dijela projekta je identifikacija optimalnog sustava za lokalno specifičnu prognozu vjetra u našem području za potrebe korištenja energije vjetra. Stoga će početne aktivnosti težiti boljem razumijevanju karakteristika bure, jer je bura osnovni izvor energije vjetra u obalnom području i njegovu zaleđu, a to su ujedno i područja najvećeg energetskog potencijala vjetra u Hrvatskoj. Vrlo lokalna prognoza vjetra, a posebno bure, od iznimne je važnosti za predviđanje proizvodnje energije iz vjetra, kao i za procjenu sigurnosnih i infrastrukturnih rizika (npr. isključivanje vjetroagregata pri prevelikim brzinama vjetra).
Stoga će se u sklopu ovog dijela projekta organizirati tromjesečni period specijalnih mjerenja u zaleđu Splita. Mjerni stup u vlasništvu tvrtke Končar-Obnovljivi izvori d.o.o. na lokaciji Pometeno brdo bit će opremljen s više ultrasoničnih anemometara s vremenskom razlučivosti do 20 Hz. Mjerenja će se izvoditi u suradnji s Energetskim institutom Hrvoje Požar i Geofizičkim odsjekom Prirodoslovno-matematičkog fakulteta Sveučilišta u Zagrebu. Državni hidrometeorološki zavod će u suradnji s Zračnom lukom Split uspostaviti sustav za daljinska mjerenja SODAR (Sound detection and ranging), kojim će se na lokaciji zračne luke mjeriti vertikalni profili smjera i brzine vjetra u prizemnom graničnom sloju (do 1000 m visine nad tlom).
Odabrane situacije bure bit će analizirane prikupljenim podacima i simulirane LES (large eddy simulation) modelom prizemnog graničnog sloja u istraživačkom modu (cca. 100 m horizontalne razlučivosti), s posebnom pažnjom usmjerenom na procese pri početku i kraju same epizode, pojavu maksimalne brzine vjetra i turbulencije te na disipaciju energije. Dvije dodatne metode također će se testirati za slučajeve bure i vjetra općenito: 1. MOS (model output statistics) i 2. gniježđenje mezoskalnog modela ALADIN i CFD modela (computational fluid dynamics, cca. 25 m horizontalne razlučivosti). Pri testiranju tih metoda koristit će se dugogodišnji niz arhiviranih podataka kao i mjerenja prikupljena na Pometenom brdu. Istraživanje će biti realizirano putem istraživačkih boravaka u vodećim centrima za energiju vjetra u Europi i SAD-u te putem nacionalne znanstvene suradnje.
Projekt WINDEX je zamišljen kao sinergija nacionalne istraživačke i gospodarske zajednice u području obnovljivih izvora energije, odnosno energije vjetra, sa ciljem povećanja udjela obnovljivih izvora energije u ukupnoj potrošnji te smanjenja štetnih posljedica klimatskih promjena. Rezultati projekta će putem detaljne procjene energetskog potencijala vjetra u Hrvatskoj pridonijeti značajnijoj integraciji energije vjetra u nacionalnu elektroenergetsku mrežu. Nadalje, rezultati projekta će omogućiti implementaciju sustava za pouzdaniju prognozu smjera i brzine vjetra za nekoliko dana unaprijed, s posebnim naglaskom na snagu, mahovitost i turbulentnost bure na našem priobalnom području. Na taj će način rezultati projekta smanjiti nesigurnost pri planiranju i gospodarenju tržištem energije. Točno i pouzdano predviđanje vjetrovnih prilika od neposrednog je značaja i za društvenu zajednicu, cestovni, pomorski i zračni promet, nuklearnu sigurnost, onečišćenje zraka, mora i tla, požare raslinja, agronomsku djelatnost, turizam i dr. Postizanjem svojih ciljeva projekt WINDEX će bolje povezati vodeće partnere u istraživačkoj zajednici, industriji i gospodarstvu te poduprijeti nove mogućnosti održivog ekonomskog razvoja Republike Hrvatske.
www.windex.hr
Samo u SAD-u se godišnje proizvede tri milijarde kubnih stopa vodika i koristi za razne potrebe. Iako se praktično sagorijevanjem nafte (tekućeg ugljikovodika) u automobilima koristi energija vodika, spaljivanjem u zraku ostaju toksični ugljikovi spojevi s kisikom. Zato je nastojanje da se za pogon u automobilima koristi već izdvojen vodik kao gorivo, privuklo odavno mnoge istraživače. Ideje su bile razne, napravljeni su mnogi projekti, kao i neki vrlo uspješni prototipovi vozila. Ali, nijedan projekt još nije ušao u komercijalnu upotrebu. Problem je, kao što možete pretpostaviti, profit koji ostvaruje naftni i bankarski kartel. Trgovina naftom održava vrijednost dolara, a pomoću vrijednog dolara mogu se kupovati mnoge druge strateške sirovine, ali i usluge i radna snaga. U suštini dolar je samo papir. Oni koji danas kontroliraju naftna nalazišta i posjeduju tehnologiju za njeno kopanje i preradu, na taj način kontroliraju i čitavo svjetsko bankarsko tržište kao i burze. Logično je što nisu voljni da se odreknu ovog unosnog biznisa. Ipak, ogromna količina emitiranog novca (papira) stvara problem gdje ga investirati. Zato bi možda ovom naftno-bankarskom kartelu koristila jedna nova tehnološka revolucija u SAD-u - stavljanje na tržište novih hibridnih automobila, koji bi kao pogonsko gorivo koristili vodik. Naravno, pod uvjetom da tehnologija proizvodnje ovakvog vodika, njegova distribucija, kao i distribucija automobila, bude opet pod kontrolom istih transnacionalnih korporacija i njihovih investicijskih fondova. Da se sprema promjena tehnologije u autoindustriji, ali i drugim industrijama, odavno postoje naznake.
MEDIJSKA PREDIGRA
Naime, već nekoliko godina traju intenzivne psihološke pripreme građana širom svijeta istaknutom medijskom pričom o globalnom zagrijavanju Planete zbog prevelikog emitiranjaa štetnih plinova u atmosferu, posebno ugljičnog monoksida i ugljičnog dioksida. Pretvaranje toksičnog ugljičnog monoksida u manje toksičan ugljični dioksid putem katalitzatora u automobilima nije pravo rješenje jer se CO2 koji ide u atmosferu pojavljuje kao uzročnik stavarnja efekta staklenika pa se Zemljina atmosfera, navodno, tako pregrijava, tope se polarne ledene kape, raste nivo mora i sl. Na stranu to što ugljični dioksid zbog svoje težine ostaje u vidu smoga sasvim nisko pri tlu i što je efekt staklenika nophodan da bi se održala tempretura na Planeti pogodna za postojeće životne forme, zagađenost životne sredine (posebno u gradovima) je ipak evidentna.
Posljednji incident sa isticanjem nafte u Meksičkom zaljevu, koji predstavlja katasrtofu bez presedana, najuvjerljiviji je pokazatelj milijunima Amerikanaca da se tu ipak nešto mora mijenjati. A uvođenje ove nove tehnologije mogao bi za SAD značitit i izlazak iz ekonomske krize. Da se prijeđe na korištenje vodika kao pogonskog goriva u automobilima pozvao je još 2003. George Bush, koji je i sam član naftaškog klana. Njegova želja kao Teksašanina, (južnjaci su veći nacionalisti nego sjevernjaci "jenkiji") pobuđena je čisto "patriotskim" razlozima (ako ste naivni nećete posumnjati) da se Amerikanci oslobode ovisnosti od arapske nafte. (Tajna je da SAD imaju još više nafte nego arapske zemlje, ali se ona još ne koristi...)
Tako se posljednjih godina na udarnim medijima u SAD-u vode opsežne diskusije o tome kako uvesti u igru nove hibridne automobile koji će imati vodik kao pogonsko gorivo. U promoviranje ovog koncepta uključio se i CNN, globalna televizija pod kontrolom naftno-bankarskog kartela i njegova zvijezda Larry King. Od naftnih kompanija Shell se već pojavljuje sa svojim konceptom pumpnih stanica koje će distribuirati vodik za automobile. Napravljen je i prototip vozila koji se tankiraju vodikom. I Fox televizija promovira ove ideje.
Ali pravo pitanje je: odakle će se dobivati vodik koji će Shell točiti na svojim pumpama? Dobivat će se uglavnom iz zemnog plina, iz jednog procesa koji je nazvan reformiranje hidrogena. U tom procesu ugljovodična goriva, a to su pored zemnog plin i ugljen i nafta, reformiraju se tako što se iz njih najprije izvuče vodik (sagorijevanjem u ftvornici ugljovodika), a onda se on distribuira Shellovim stanicama gdje se toči u automobile kao gorivo. U gorivnoj stanici automobila se vrši sagorijevanje vodika i kisika.
I tu je poanta ideje. Ugljikovodik iz nafte neće više biti sagorijevan u karburatoru motora ostavljajući za sobom spojeve s kisikom (npr.CO2) svuda gdje se auto kreće, već samo u posebnim tvornicama. A da taj CO2, koji navodno sada završava visoko u atmosferi, ne bi išao tamo jer bi se sagorijevanje ugljikovodika vršilo pod zemljom. Ugljični dioksid bi onda bio kanaliziran u specijalno izgrađena podzemna skladišta (kao što se radi sa nuklearnim otpadom) gdje bi se čuvao stotinama godina.
Tvornice za sagorijevanje ugljikovodika i skladištenje CO2 možete putem direktnih stranih investicija smjestiti u sirotinjske zemlje koje se stručnim elaboratima pokažu kao geografski najprikladnije. I one će zbog ovakvih ulaganja u njihovu infrastrukturu biti sretne. Na mapi su pokazana područja u Europi koja imaju takve pogodne geokapacitete.
Daj šta daš, kad su ljudi gladni i bez posla, spremni su i da čuvaju bjelosvjetske otpade. Sada vam je jasno zašto je agent bankarske oligarhije George Soroš posvećen političkoj edukaciji srpskih mladih lidera, kao što je, na primjer,educirao na specijalnom tečaju sadašnjeg ministra za zaštitu životne sredine Olivera Dulića. Ovaj ministar zato obilato promovira Srbiju kao "ekološku" državu (čitaj spremnu da primi europsko smeće i investicije koje idu uz njega) koja će u preradi nafte koristiti najnovije tehnologije i europske standarde (a koji su i te kako toksični). Dakle, sve je pitanje nečije paklene igre sa nečijom (ne)inteligencijom i neznanjem.
U stvari, 96 posto hidrogena koji se danas proizvodi nastaje iz ovakvog reformirajućeg procesa, i to od prirodnog plina (48 posto), zatim sagorijevanjem nafte (30 posto) i ugljena (18 posto). Samo 4 posto proizvedenog vodika se dobije od elektrolize, odnosno procesa kojim se vodik i kisik mogu dobiti razlaganjem vode pomoću električne struje.
Hidroksi plin (HHO) koji tako nastaje, poznat je zbog svog velikog sagorijevajućeg potencijala i već je odavno komercijaliziran kao gorivo za zavarivanje, kuhanje, ali i kao pogonsko gorivo. Pitanje je samo kako ga dobiti u što većoj količini, uz što manji utrošak energije i što manje zagađenje zraka.
Ali, problem je, kažu stručnjaci, što je potrebna velika količina električne energije da bi se elektrolizom dobila dovoljna količina ovog plina, nazvanog još i Braunov plin. E, upravo taj problem je riješio još prije dvadeset godina jedan Amerikanac po imenu Stanley Majer. Praktično, on je konstruirao motor za automobil na - običnu vodu.
Stanley Mejer i njegov "Dune Buggy".
Nažalost, njegov izum je izazvao paničan strah kod naftaša, pa je učinjeno sve da se na to zaboravi. Zato za ime Stanley Mejera, koji je rođen u Ohio-u 1940, vjerojatno niste čuli. Ali, mnogi su u međuvremenu uspjeli shvatiti što je on konstruirao. Pogledajmo malo što je to smislio Mejer i na čemu je praktično sam radio punih 30 godina. Iako nije bio formalno educiran (zapravo ispranog mozga), bio je klikeraš i inovator.
MOĆNA REZONANTNA ELEKTROLIZA?
Mejer je praktično razradio način da u jednom procesu vrlo kontrolirane elektrolize, iz vode izvlači vodik tako što je vrlo precizno kontrolirao protok elektrona, puštao ih i zaustavljao, stvarajući pri tome njihov jak naboj. Svojim izumom on je praktično uspio iz ovakvog procesa dobiti više energije od količine energije koju je bilo potrebno unijeti za razdvajanje vodika i kisika iz vode klasičnom elektrolizom. Proces elektrolize je zamislio tako da više koristi snagu napona, a ne količinu elektrona. A i one elektrone koji su protjecali uspijevao je kontrolirati i usmjeriti tako da mu se ne rasipaju.
Da objasnimo ovo malo više za laike kako bi to moglo raditi.
Napon je jedna od tri poznate sile, pored gravitacije i magnetizma. Napon nastaje uslijed razlike u količini elektrona na dvije različite lokacije. Što je veća razlika u broju elektrona u jednoj lokaciji u odnosu na drugu, veći je napon. Da podsjetimo da se u svakom atomu nalaze elektroni i protoni. Elektroni su čestice koncentrirane u orbiti oko jezgre, a protoni su u jezgri. Elektroni su negativno naelektrizirane čestice, a protoni pozitivno. Atom vodika ima jedan elektron i jedan proton, a atom kisika ima osam protona i osam elektrona. Kada se spoje dva atoma vodika i jedan kisika, zbog nejednakog rasporeda elektrona u orbitama atoma molekula vode je bipolarna, tj. ima pozitivno i negativno naelektriziranu stranu.
Kada se ovakva molekula stavi u polje pod naponom, ona se okreće na pozitivnu ili negativnu stranu. Klasičnom elektrolizom se u vodenu soluciju konstantno uvode elektroni koji svojom snagom postepeno kidaju energetsku (kemijsku) vezu u molekuli vode i ona se na kraju pocijepa na atom kisika i dva atoma vodika. I to se naziva hidroksi plin (HHO).
U elektrolizi koju je razradio Mejer protok elektrona koji su pod velikim nabojem je spriječen, pa je molekula vode podvrgnuta mnogo većem stresu tako da joj kemijske veze molekula slabe, ali se ne raskidaju sve dotle dok se to procesom ne naloži. Dakle, radi se o oslobađanju hidroksi plina iz vode na zahtjev.
Mejer je znao: ako se napon u elektrostatičkom polju podigne do izvjesnog nivoa, elektroni bi bili strgnuti sa molekule vode. Zato su kemijske veze u molekuli slabile postepeno pomoću specifičnog pulsiranja na određenoj frekvenciji, ali tako da se atomske veze ne pokidaju već samo oslabe. Ako bi se pokidali, elektroni bi izletjeli sa orbita i rasuli se nekontrolirano.
Tako je Mejer drmusao molekulu vode pulsevima na određenoj frekvenciji, a što je postizao podešavanjem razmaka između elektroda i održavao atome u kemijskoj vezi, koja je postepeno slabila. Ovo postepeno pulsno naelektriziranje ionizira vodik i kisik pozitivno. Čestice se onda počinju sudarati pri konstantnoj brzini, a koja se može i povećati i tada nastaje efekt razdvajanja. Vodik i kisik tada izlaze kao plin. Tako se umjesto difuznog rasipanja elektrona kod klasične elektrolize (koja je zato energetski neisplativa), u ovom procesu koristila energetska snaga samog atomskog polja u orbiti elektrona. I to je smanjilo energiju neophodnu za dobijanje ovog efekta, a na kraju procesa oslobodilo energiju iz polja elektrona.
ENERGIJA VAKUUMA
Razmišljanja Stanleya Mejera u to vrijeme bila su nešto potpuno novo i većina educiranih znanstvenika koji su se slijepo držali Prvog i Drugog zakona termodinamike i učili da je međugalaktički prostor u svemiru prazan prostor (vakuum) to nije mogla prihvatiti. A Prvi zakon termodinamike kaže da se energija može prenositi, ali se ne može stvarati i uništiti. Ubaciti u proces elektrolize manje energije, a dobiti više bilo je nezamislivo. Odakle je onda Mejer stvorio više energije nego što je unio? Pa iz polja elektrona.
Ali i Majer je shvatio ono što je i Tesla davno prije njega shvatio: da ono što se nazivalo vakuumom zapravo nije bio prazan prostor već prostor napunjen slobodnim česticama, koji sadrži značajnu količinu energije, kako je to objavio još 1873. i priznati naučnik James Clark Makswel u svom poznatom radu "Rasprava o elektricitetu i magnetizmu" (Treatise on Electricity and Magnetism).
Kasniji znanstveni radovi su ovaj prostor konačno definirali kao "univerzalnu energiju", "energiju nulte točke", "kaos", "energiju gravitacijskog polja" ili "plazmu". Dakle, čitav međugalatički prostor je plazma ispunjena slobodnim česticama. U svemiru izgleda nema praznog prostora.
Kada se u takvom prostoru stvori i najmanji naboj, čestice se uznemire i pošto je prostor potpuno ispunjen, one se nemaju gdje maknuti, a da ne udare u druge čestice i nastaje sveopće premještanje u kome nastaje naelektriziranje i ionizacija i stvara se efekt stalnog - Stvaranja. I ne stvaraju se samo atomi i molekule već se izgleda stvara i energija.
Da uzme naelektriziranje čestice nečega (da li upravo vodika) iz ove plazme (ionosfere), Nikola Tesla je smislio još pedeset godina prije Mejera kada je konstruirao svoju prijemnu opremu i motor za automobil. Svoj izum, motor na kozmičku energiju, testirao je na jednom Pierce Arrow modelu 1931. Po svjedočenju njegovog rođaka Sava, vrlo uspješno. A onda je čitavu skalameriju sa odašiljačem frekvencija, prijemnikom i nekakvim šipkama razmontirao i sklonio. Da li su te šipke bile slične onima koje se nalaze u Mejerovoj gorivnoj ćeliji? Razlika je možda bila samo u tome što je Tesla elektrone uveo u igru bežičnim putem.
Tek nedavno, 2005, japanski naučnik Naohiro Shimuzu je znanstveno potvrdio da korištenje ultrakratkih pulseva može stvoriti novi oblik elektrolize, "sa mnogo boljom efikasnošću, ali i dalje inferiorno prema Faradejevim ograničenjima".
U jednom drugom radu se kaže: "Pronađeno je da korištenjem ultrakratkog pulsa sa širinom od 300 nanosekundi, elektroliza se odigrava sa mehanizmom kojim dominira transfer elektrona koji je različit od konvencionalnog limitirajućeg difuznog procesa u DC elektrolizi". Dakle, i educirani znanstvenici su shvatili.
AUTOMOBIL NA VODU IDE
Ali, kao ni Tesla, ni Mejer nije bio educirani i titulirani teoretičar koji je radio sa formulama i razvijao velike teorije uz pomoć donacija i uhljebljenja na državnom ili privatnom univerzitetu, već pasionirani eksperimentator. Tako je vrijedno radio sam u svojoj kući u Grouv Sitiju u Ohio-u, da bi početkom devedesetih godina sklopio svoju pogonsku sklameriju sa gorivnom ćelijom na vodu. Skalameriju je onda ubacio u prototip automobila koji je nazvao "Dune Buggy". I počeo ga voziti. Na vodu.
U demonstraciji koju je izveo pred elitnim znanstvenim imenima iz Velike Britanije koji su došli da vide čudo tehnike - auto na vodu, a to su bili Michael Laughton, dekan za inženjering na Queen Mary College u Londonu, admiral ser Anthony Griffin, nekadašnji kontrolor u britanskoj mornarici, i dr Keneth Hindley, kemičar istraživač, Mejerova ćelija je na njihove oči proizvela daleko više mešavine vodika-kisika nego što se može proizvesti običnom elektrolizom.
Prema svjedočenju ovih ljudi najviše ih je zapanjilo to što je Majerova ćelija ostala hladna, čak i nakon više sati proizvodnje hidroksi plina iz vode. Napon iz generatora električne polarizacije dijelio je molekulu H2O vrlo ekonomično sa utroškom izuzetno male energije. I to je izgleda suština te nove tehnologije i procesa pulsirajuće elektrolize - postepeno dovođenje molekula vode iz stanja tekućeg u stanje plinske ionizacije kada zauzvrat otpočinje i proces lomljenja samog vodika (njegovih atoma) i kada se destabiliziraju i sami plinski atomi kako bi oslobodili svoju atomsku energiju. Dakle, ispada da se neki atomi vodika dijele, a neki ne. Iz podijeljenih izlazi atomska energija.
U Mejerovoj skalameriji postoji i pojačivač strujnog napona koji sada neki sljedbenici Mejerove ideje nastoje još doraditi tako da se pomoću njega može koristiti još manja energija za navedeni cilj. Proizvodnja plina se tako kontrolira povećanjem i smanjenjem napona. Najmanji napon neophodan za ovaj proces je oko 1.500 V.
Ali, tamo gdje je normalna elektroliza vode zahtijevala protok struje koji se mjeri amperima, Majerova stanica je postigla miliamperima.
Klasična elektroliza zahtijeva i dodavanje elektrolita u vodu, kao što je sumporna kiselina, kako bi se potpomogla provodljivost elektrona. Majerova stanica je potpuno bila funkcionalna sa čistom vodom.
Majerov auto je išao bešumno, nije se zagrijavao. Nije mu bio potreban rezervoar za hidrogen, nisu bile potrebne Shell hidrogen pumpne stanice, nije mu bio potreban zemni plin i nafta. Majer je procijenio da bi sa 83 litra vode (jedan bojler) mogao putovati od Los Angelesa do New Yorka. Tvrdio je i da je zamijenio klasične svjećice sa "ubrizgivačima" koji uvode mješavinu vodik-kisik u cilindre motora. Nakon što bi voda bila podvrgnuta specifičnoj električnoj rezonanci koja bi je postepenim pulsiranjem razbila u njene atomske sastojke, oslobođeni plinovi, vodik i kisik, nakon sagorijevanja ponovo bi se vratili u vodenu paru. Tvrdio je da se svaki auto u SADu može za 1.500 dolara pretvoriti u auto na vodu.
Mejer je kao pronalazač dobio i seriju registriranih patenata. Svoje pronalaske je tako i registrirao po dijelovima. Oni koji su ga poznavali kažu da je bio vrlo oprezan i gotovo "paranoičan", baš kao i Tesla, u nastojanju da sakrije detalje svojih istraživanja. A razni radoznalci i stručnjaci su ga i te kako obilazili, čak mu zamjerajući da sakriva detalje jer je običan prevarant.
U dokumentarnom filmu Previše blizu Sunca, 1994, BBC mu je, na preporuku već spomenutih britanskih stručnjaka, dao prostor da prikaže ovaj svoj automobil. I šira javnost je tada čula za ovo otkriće.
Američka vojska i te kako je bila zainteresirana da se dočepa ovog pronalaska, baš kao i naftni biznis. Vojska je htjela koristiti ovakve motore samo za sebe, a naftaši (navodno iz Arabije) su mu nudili milijardu dolara za otkup svih prava, s tim da na svoj izum zaboravi i da za njega niko više ne sazna. Mejeru se to nije dopalo i on je nastojao da sam dođe do nekog financijera za dalja istraživanja koja bi vodila komercijalizaciji automobila. I to se moćnima nije dopalo.
Tako je Majer 1996. na osnovu "stručnih" procjena izgubio jedan višegodišnji sudski spor u kome je od jednog "potencijalnog financijera" optužen da je težak prevarant (jer nije pristao financijeru otkriti sve detalje svog rada) i naloženo mu je da plati obeštećenje od čak 50.000 dolara. "Stručnjaci" su na sudu potvrdili da je njegov izum nemoguć jer je njime prekršen Prvi i Drugi zakon termodinamike.
ZLOČIN BEZ KAZNE
Dvadeset prvog ožujka 1998. Mejer je s obitelji otišao na ručak u jedan restoran u gradu u kojem je živio (Grouv Sitiju) u Ohaju. Nakon ručka je u jednom trenutku naglo istrčao iz restorana i povikao da je otrovan. Umro je nekoliko trenutaka kasnije, na parkingu.
Zvanična dijagnoza je bila cerebralna aneurizma. Po svedočenju njegovog brata, nekoliko dana nakon smrti u njegovu kuću su došli državni agenti i odnjeli njegov auto na vodu Dune Buggy i pokupili svu skalameriju iz njegove radionice. Na svu sreću, jedan Stenov prijatelj je prije njih uspio skloniti njegove crteže i bilješke koje je vodio tokom eksperimenata. I čuvao ih je sve do svoje smrti, kada ih je njegova žena konačno preko interneta objavila u cijelosti. Danas mnogi pokušavaju da rekonstruirati Mejerov motor na osnovi njegovih skica i biljležaka.
I Herman Anderson (1918-2004) koji je desetljećima radio kao konzultant pri NASA kao i u američkim zrakoplovnim pogonima, smislio je sličnu konstrukciju motora sa pogonom na čistu vodu. Motor je ugradio u svoj chevrolet cavalier još 1972. Vlast Tenesija mu je dozvolila da svoj auto na vodu vozi, ali mu je zabranila da svoj izum komercijalno koristi.
www.tvinx.com
Energetski Projekti
Energetski Video
Energetski Članci
Random članci
Random video
-
Built to Last TV - održiva gradnja
Što je to zapravo održiva gradnja i kako se primjenju...
-
SD 2013 - UrbanEden HOME presentation
Solar Decathlon 2013., Team University of North Carolin...
-
Designer builds efficient off-grid Passive House in Colorado
Designer builds efficient off-grid Passive House in ...
Web Administrator
Dario Hrastović, dipl.ing.stroj.
O nama
HRASTOVIĆ Inženjering d.o.o. od 2004. se razvija u specijaliziranu tvrtku za projektiranje i primjenu obnovljivih izvora energije. Osnova projektnog managementa održivog razvitka društva je povećanje energijske djelotvornosti klasičnih instalacija i zgrada te projektiranje novih hibridnih energijskih sustava sunčane arhitekture. Cijeli živi svijet pokreće i održava u postojanju stalni dotok dozračene Sunčeve energije, a primjenom transformacijskih tehnologija Sunce bi moglo zadovoljiti ukupne energetske potrebe društva.
Kontakt info
HRASTOVIĆ Inženjering d.o.o.
Petra Svačića 37a, 31400 Đakovo
Ured:
Kralja Tomislava 82, 31417 Piškorevci
Hrvatska
E-mail: info@hrastovic-inzenjering.hr
Fax: 031-815-006
Mobitel: 099-221-6503